Ваги для філаменту 3D-принтера на базі RP2040

Спільнота Raspberry Pi дуже захоплюється 3D-друком, тому, щоб відсвяткувати перший #MakerMonday нового року, ми вирішили поділитися цими вагами на базі RP2040, які показують, чи вистачить вам філаменту (спеціального волокна) для 3D-друку.

Якщо ви збираєтеся користуватися 3D-принтером, вам потрібно переконатися, що у вас вистачить філаменту для виконання завдання. «Знаючи, чи вистачить філаменту, ви зможете визначити, чи потрібна вам запасна котушка, нова котушка, чи вистачить поточної», — каже майстер Кріс Форд. Один із способів це визначити — зважити філамент, що залишився на котушці, і порівняти його з оцінкою ваги, наданою вашим програмним забезпеченням для нарізки. З огляду на це, Кріс придумав рішення.

Балковий тензодатчик підходить для малих і середніх навантажень; пристрій керується за допомогою перемикачів, а також має кнопки скидання та запуску.

«Зазвичай для зважування філаменту люди використовують окремі ваги та калькулятор, але я вирішив, що зручніше буде вбудувати ваги для філаменту безпосередньо в принтер», — сказав він. Ідея полягала в тому, щоб замінити існуючий тримач котушки принтера на такий, що містить балочний тензодатчик. Балочний тензодатчик — це консольний елемент, який вимірює прикладене зусилля та перетворює його на електричний сигнал, який потім можна інтерпретувати як вагу.

«Я підібрав балковий тензодатчик з максимальною навантажувальною здатністю 5 кг, хоча котушки з нитками, які будуть використовуватися, важать 1 кг, що забезпечує певний рівень захисту від перевантаження», — каже Кріс. «Обраний мною тензодатчик також комплектувався підсилювачем сигналів, який можна підключити до мікроконтролера». Це дозволило йому поєднати спеціалізований перетворювач із платою мікроконтролера RP2040, вибравши модель із вбудованим РК-дисплеєм. «Це дозволило мені зменшити габарити, вартість та час на виготовлення», — додає він.

Розширення масштабів

Визначивши тип тензодатчика, Кріс спроектував тримач котушки, надрукований на 3D-принтері Elegoo Neptune 4 Pro. «Тримач котушки та корпус були спроектовані за допомогою BlocksCAD, а різьба гвинта — за допомогою Tinkercad», — сказав він. Після того, як усі елементи були надруковані, він зміг зібрати важель ваг, який також містив підсилювач-кондиціонер датчика навантаження HX711 ADC, призначений для ваг.

У зібраному основному блоці передбачено прозоре віконце для захисту плати мікроконтролера RP2040.

Кріс також виготовив на замовлення друковану плату, на яку можна було б встановити плату з мікроконтролером RP2040. «Я вирішив скористатися друкованою платою, спроектованою в програмі EAGLE, для монтажу компонентів, що дозволило підвищити повторюваність і відтворюваність, а також створити надійний проект», — пояснює він.

Зібравши основний блок, він перейшов до розробки програмного забезпечення, яке написав на MicroPython v1.15 за допомогою інтегрованого середовища розробки Thonny.

Важливі питання

Для роботи програмному забезпеченню потрібна низка даних. По-перше, необхідне значення калібрування. «Калібрування важливе для того, щоб ваги показували правильну вагу, і це досягається за допомогою відома ваги», — пояснює Кріс. Програмному забезпеченню також потрібна базова вага, а також інформація про матеріал філаменту: його щільність (г/см³), діаметр (мм) та вага порожньої котушки (г).

На друкованій платі встановлено АЦП HX711 та роз'єми для плати мікроконтролера RP2040.

«Невеликий перелік цієї інформації зберігається внутрішньо та у текстових файлах, і в обох випадках його можна редагувати, щоб доповнити або змінити переліки», — каже Кріс. «Користувач повинен вибрати правильні дані… і, маючи всю цю інформацію, можна розрахувати вагу та довжину нитки».

РК-дисплей надає користувачеві вказівки щодо виконання необхідних дій, таких як зняття котушки для вимірювання ваги без навантаження. Він також відображає необхідні результати, зокрема довжину в метрах і вагу в грамах. З огляду на низьку вартість деталей, цей пристрій уже довів свою ефективність у плані економії коштів та зменшення відходів. Завдяки повній інструкції та файлам для друку, доступним на Hackster.io, цей проект, безсумнівно, стане у нагоді багатьом майстрам.

Ця стаття взята з офіційного журналу Raspberry Pi Official Magazine #161!

Цей номер можна придбати в Tesco, Sainsbury’s, Asda, WHSmith та інших газетних кіосках, зокрема в магазині Raspberry Pi Store у Кембриджі. Його також можна замовити в нашому інтернет-магазині, який здійснює доставку по всьому світу. Крім того, цифрову версію можна завантажити через наш додаток для Android або iOS.

Ви також можете оформити підписку на друковану версію нашого журналу. Ми не тільки здійснюємо доставку по всьому світу, але й даруємо БЕЗКОШТОВНИЙ Raspberry Pi Pico 2 W усім, хто оформить передплату на шість або дванадцять місяців!